Вопрос школьника
Смесь равных по массе количеств цинка и карбоната кальция обработали избытком раствора соляной кислоты. Рассчитайте среднюю плотность p у образующейся смеси газов (г/л).
Ответ от учителя
При обработке смеси цинка и карбоната кальция избытком раствора соляной кислоты происходит реакция:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
Таким образом, образуются газы водород и углекислый газ. Объем газов можно рассчитать по закону Авогадро:
V = n * Vm
где V — объем газов, n — количество вещества газов, Vm — молярный объем газа при стандартных условиях (22,4 л/моль).
Количество вещества газов можно рассчитать по количеству образовавшихся моль соответствующих веществ:
n(H2) = m(Zn) / M(Zn) = 0,5 / 65,4 = 0,0076 моль
n(CO2) = m(CaCO3) / M(CaCO3) = 0,5 / 100,1 = 0,00499 моль
Объем газов можно рассчитать, учитывая, что оба газа образовались при одинаковых условиях температуры и давления:
V(H2) = n(H2) * Vm = 0,0076 * 22,4 = 0,17 л
V(CO2) = n(CO2) * Vm = 0,00499 * 22,4 = 0,11 л
Средняя плотность газов можно рассчитать по формуле:
p = (m(H2) + m(CO2)) / (V(H2) + V(CO2))
где m(H2) и m(CO2) — массы соответствующих газов.
Массы газов можно рассчитать по их количеству вещества и молярной массе:
m(H2) = n(H2) * M(H2) = 0,0076 * 2 = 0,015 г
m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 0,00499 * 44 = 0,22 г
Тогда средняя плотность газов будет:
p = (0,015 + 0,22) / (0,17 + 0,11) = 1,2 г/л
Ответ: средняя плотность газов, образующихся при обработке смеси цинка и карбоната кальция избытком раствора соляной кислоты, составляет 1,2 г/л.
